摘要：乳化炸藥連續(xù)化生產(chǎn)線、膨化炸藥連續(xù)化生產(chǎn)線、粉狀炸藥連續(xù)化生產(chǎn)線是近年來經(jīng)過工藝、機械、自動化科研人員多方努力研制成功的、先進的炸藥生產(chǎn)線系列。通過CC—Link現(xiàn)場總線實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)和遠程分布式控制，減少系統(tǒng)線纜敷設(shè)，減少系統(tǒng)故障，減少現(xiàn)場工作人員，輔以電視、電話監(jiān)視，提高了生產(chǎn)的安全性和可靠性，提高了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。 關(guān)鍵詞：連續(xù)化生產(chǎn)線；現(xiàn)場總線；遠程通信；CC—Link；PCC；組態(tài)軟件 1 引言 工業(yè)炸藥在工業(yè)生產(chǎn)和工程建設(shè)中的應用越來越廣泛，乳化炸藥、改性粉狀炸藥、膨化炸藥作為新型炸藥更顯示出強大的生命力。由于乳化炸藥特有的抗水性，改性粉狀炸藥的無銻化，膨化炸藥良好的爆炸性能，使生產(chǎn)和使用這些炸藥更安全，生產(chǎn)環(huán)境無污染，爆破現(xiàn)場無毒害，受越來越多的炸藥生產(chǎn)企業(yè)和工程爆破用戶所歡迎。 乳化炸藥連續(xù)化生產(chǎn)線、膨化炸藥連續(xù)化生產(chǎn)線、改性粉狀炸藥連續(xù)化生產(chǎn)線是近幾年來經(jīng)過工藝、機械、自動化科研人員多方努力研制成功的先進的炸藥生產(chǎn)線系列。各種炸藥連續(xù)化生產(chǎn)線的創(chuàng)建，使連續(xù)乳化、連續(xù)敏化、連續(xù)冷卻、連續(xù)改性、連續(xù)混藥、連續(xù)膨化、連續(xù)溶化、連續(xù)配藥等關(guān)鍵技術(shù)有了突破性的進展，提高了炸藥生產(chǎn)的效率。 用計算機控制系統(tǒng)對整個生產(chǎn)線進行控制，使得炸藥的生產(chǎn)更安全可靠和簡捷方便，并提高了產(chǎn)品質(zhì)量。通過CC—Link現(xiàn)場總線和工業(yè)以態(tài)網(wǎng)實現(xiàn)各條生產(chǎn)線聯(lián)網(wǎng)和遠程集散控制和管理，減少了系統(tǒng)線纜敷設(shè)，減少了系統(tǒng)故障，減少了現(xiàn)場工作人員，提高了生產(chǎn)的安全性和可靠性，提高了生產(chǎn)效率和管理水平。 2 系統(tǒng)構(gòu)成 控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)將廠區(qū)3條生產(chǎn)線的多個設(shè)備控制站進行組網(wǎng)。幾十個溫度、壓力、質(zhì)量、液位、轉(zhuǎn)速等模擬量和幾百個各類電動執(zhí)行機構(gòu)的啟?？刂崎_關(guān)量等都可按工藝流程在中央控制室的主計算機進行監(jiān)控。各現(xiàn)場遠程控制站能獨立監(jiān)控所屬生產(chǎn)線的生產(chǎn)工藝、工作參數(shù)、設(shè)備狀態(tài)等工況，并進行故障處理和聲光報警?？捎涩F(xiàn)場操作員進行自動或手動控制。 在各生產(chǎn)線的控制點設(shè)置控制網(wǎng)絡(luò)的從工作站，采用三菱公司的Q系列或FX2N可編程控制器實現(xiàn)各車間控制點模擬量和開關(guān)量的采集和監(jiān)控。各從控制器通過各自的RS—232接口分別連接一個三菱GOT940觸摸屏，操作人員可用其實現(xiàn)就地監(jiān)控。通過CC—Link現(xiàn)場總線連接各從站控制器的CC—Link通信模塊至主站控制器CC—Link通信模塊，構(gòu)成遠程通信控制系統(tǒng)。主控制器采用Q系列可編程計算機控制器，主控制器通過RS—232C接口連接至作為中心監(jiān)控機的工控機，一起安裝在中心控制室。如圖1。 中心監(jiān)控機采用工控機，用亞控公司的組態(tài)軟件Kingview 6．5進行組態(tài)，并通過TCP／IP協(xié)議連接到公司的局域網(wǎng)中，向上級管理級提供生產(chǎn)數(shù)據(jù)。 3 乳化炸藥連續(xù)化生產(chǎn)線遠程設(shè)備站 乳化炸藥連續(xù)化生產(chǎn)線由溶化、乳化、敏化、輸送、冷卻、裝藥等工藝流程連續(xù)而成，見圖2。溶化溫度、冷卻溫度、水相流量、油相流量、敏化劑流量需穩(wěn)定控制，采用PID自整定閉環(huán)控制。溶化加熱溫度控制是由鉑電阻檢測變送至計算機，計算機控制程序智能地控制蒸汽閥的給定來實現(xiàn)的。冷卻降溫溫度控制由鉑電阻檢測變送至計算機、計算機智能控制冷水閥的給定來實現(xiàn)。炸藥配料流量控制由電磁流量變送器或質(zhì)量流量變送至計算機，根據(jù)控制要求編制計算機高級控制算法軟件，智能地控制變頻調(diào)速器頻率，以控制螺旋送料電機的轉(zhuǎn)速來實現(xiàn)。另有多個溫度、壓力、質(zhì)量模擬量檢測點，幾十個開關(guān)量控制點（電動機、電動閥、電磁閥的啟停控制）。 采用1臺三菱Q系列可編程計算機控制器（PCC）和IN，OUT，A／D，D／A，CC—Link模塊作控制器，實現(xiàn)生產(chǎn)線的全方位控制及與主站通信。三菱GOT—A970觸模屏通過RS232接口接至控制器，用GT Designer組態(tài)，可在現(xiàn)場實現(xiàn)人機對話和監(jiān)控。三菱公司Q系列PCC是新型高品質(zhì)的機型，在此主要利用以下功能： ① 高速運算處理 有能執(zhí)行優(yōu)化順序控制的MSP和高性能模式的QCPU。QCPU基本指令的處理時間只有34 ns。在大規(guī)模系統(tǒng)中，QCPU能快速地運行多次使用變址修飾結(jié)構(gòu)的程序；能同時執(zhí)行信息通信處理和信息通信控制，確?？焖俜€(wěn)定的控制；由于通信數(shù)量的增加，系統(tǒng)總線速度也相應Q提高，縮短了整個傳輸時間；允許從網(wǎng)絡(luò)或智能功能模塊來啟動中斷程序；能快速響應與程序掃描異步發(fā)生的事件，從網(wǎng)絡(luò)中接受數(shù)據(jù)與高速計數(shù)器的數(shù)據(jù)比較。 ② 多CPU模塊系統(tǒng)在1個基板上安裝2個高性能CPU，CPU之間的通信可自動刷新、循環(huán)通信、瞬時通信?？筛鶕?jù)控制節(jié)拍來分配負載，達到穩(wěn)定、快速的控制。數(shù)據(jù)處理和控制要快速用一個CPU，裝藥機控制要穩(wěn)定用另一個CPU，2個CPU可共享一個順序控制。 ③IT能力、網(wǎng)絡(luò)通信Q系列的PCC通過配接相應的通信模塊或通信板可與以太網(wǎng)、MELSEC—NET／H，CC—Link及其他公司的現(xiàn)場總線如Profibus等不同的網(wǎng)絡(luò)類型、不同的網(wǎng)絡(luò)層次之間進性無縫通信，數(shù)據(jù)能在接入網(wǎng)絡(luò)的任何控制站之間相互傳輸。 ④ 強大的軟件功能Q系列的編程軟件GX Developer運行于Windows 2000／NT／XP環(huán)境。適合結(jié)構(gòu)化的功能塊編程，可用功能塊的調(diào)用、釋放組成順控程序。在上位機編制修改的程序可遠程傳送下位PCC，也可遠程設(shè)定下位機網(wǎng)絡(luò)參數(shù)、程序密碼、在線檢測網(wǎng)絡(luò)鏈接狀態(tài)、在線系統(tǒng)監(jiān)控。還具有工程管理、仿真軟件、離線調(diào)試等功能。 4 膨化炸藥連續(xù)化生產(chǎn)線遠程設(shè)備站 膨化炸藥連續(xù)化生產(chǎn)由硝銨溶化、結(jié)晶膨化、油相配置、裝藥等4個車間組成。3個溶化溫度、2個結(jié)晶真空度、4個炸藥配料流量需穩(wěn)定控制。真空度控制是由真空度變送器檢測反饋到計算機、編制的計算機高級算法軟件去智能控制真空泵的轉(zhuǎn)速來實現(xiàn)。另有多個溫度、壓力、質(zhì)量、轉(zhuǎn)速等模擬量需檢測或位控，幾十個開關(guān)量的輸入輸出需按工藝流程的順序進行控制。3個溶化罐需輪流送料、2個結(jié)晶機需輪流結(jié)晶。 溶化、膨化、配制和裝藥車間用l臺三菱FX2N可編程控制器和多個A／D，D／A，溫度，CC—Link等模塊及l(fā)臺GOT—F940觸摸屏來實現(xiàn)全線監(jiān)控和通信。FX2N用FX—PCS—UPS／WIN—E軟件編程，F(xiàn)940用FX—PCS／DU—WIN—E軟件組態(tài)。 5 改性粉狀炸藥連續(xù)化生產(chǎn)線遠程設(shè)備站 改性粉狀炸藥連續(xù)生產(chǎn)由改性車間、混藥車間、裝藥車間組成。主改性溫度、副改性溫度、硝胺流量、木粉流量、油相流量、混藥溫度、混藥裝速等模擬量需穩(wěn)定控制，采用PID 自整定閉環(huán)調(diào)節(jié)，以達到控制要求。另有多個溫度、轉(zhuǎn)速、壓力等模擬量需檢測或位控。幾十個I／O開關(guān)量需按工藝流程的順序進行控制。 采用1臺Q系列可編程控制器和多個I／O，A／D，D／A，CC．Link通信、溫度模塊控制整個生產(chǎn)線及與主站通信。RS232接口連接GOT—A970觸摸屏作生產(chǎn)現(xiàn)場人機對話介面如圖3示。 6 CC—Link現(xiàn)場總線的遠程通信方式 CC—Link為開放式結(jié)構(gòu)，可連接其他公司的控制設(shè)備。采用輪詢通信方式，同步方式為幀同步。主站控制數(shù)據(jù)鏈接的啟停和循環(huán)傳送，即周期性地將遠程設(shè)備站的數(shù)據(jù)進行通信。也可用專用指令對智能設(shè)備站和本地站進行瞬間通信。 用CC—Link現(xiàn)場總線進行遠程通信，不加中繼器最長傳輸距離為1200m，這時傳輸速度為156kb／s。也可進行高速控制，最快傳輸速度為10Mb／s，這時傳輸距離為100m。3條炸藥生產(chǎn)線各相隔100多m，中心控制室設(shè)在距各生產(chǎn)線200 m左右的地方。管理部門在距中心控制室100m，距生產(chǎn)線200多m的地方。安裝在中心控制室的主站控制器的主站CC—Link通信模塊通過CC—Link總線連接到各生產(chǎn)線上的從站控制器的CC—Link通信模塊進行通信。傳輸距離設(shè)為600m，此時傳輸速度為625 kb／s。采用專用高性能電纜連接，625 kb／s傳輸速度時傳輸距離可達900m。 總線上可根據(jù)需要添加遠程從站最多至64個。最大可鏈接2048／2048點遠程I／O（RX／RY）、256／256點遠程寄存器（RWw／RWr）。每站中最大可鏈接32／32點遠程I／O （RX／RY）、4／4點遠程寄存器（RWw／RWr）。RX，RY，RWw，RWr被分配到CC—Link模塊的緩沖存儲器（BFM）中。每個遠程設(shè)備站最大可占用4個站，可連接128／128點遠程I／O、16／16點遠程寄存器，能滿足各條生產(chǎn)線控制的需求。 6．1 數(shù)據(jù)鏈接流程 啟動數(shù)據(jù)鏈接：主站正常，準備就緒，寫入刷新指令，通過事先記錄到E2pROM 中的參數(shù)啟動數(shù)據(jù)鏈接。讀遠程設(shè)備站的數(shù)據(jù)鏈接狀態(tài)，輪詢正常從站數(shù)據(jù)。當數(shù)據(jù)鏈接正常時，表示數(shù)據(jù)鏈接狀態(tài)的鏈接特殊繼電器的相應位變?yōu)?N， 這時從站可收發(fā)數(shù)據(jù)。 遠程輸入：遠程設(shè)備站的遠程輸入（RX）和遠程寄存器（RWr）的數(shù)據(jù)會在每次鏈接掃描時自動保存到主站中的緩沖存儲器相應的輸入（RX）繼電器和數(shù)據(jù)寄存器（RWr）中去。 PCC通過使用FROM指令來接收保存在緩沖存儲器遠程輸入（RX）和遠程寄存器（RWr）中的狀態(tài)到相應的內(nèi)存繼電器和內(nèi)存寄存器中。再傳送到上位機，通過相應（RX）的內(nèi)存繼電器的值顯示生產(chǎn)線工作流程狀態(tài)，相應（RWr）的內(nèi)存寄存器的值顯示生產(chǎn)線實時數(shù)據(jù)。 遠程輸出：上位機根據(jù)生產(chǎn)流程控制主站PCC相應的內(nèi)存繼電器的開關(guān)狀態(tài)，設(shè)定工作參數(shù)寫入主站PCC相應的內(nèi)存寄存器，PCC通過使用TO指令從這些內(nèi)存繼電器和寄存器輸出數(shù)據(jù)到緩沖存儲器輸出（RY）和寄存器（RWw）。 保存在緩沖存儲器的輸出（RY）和寄存器（RWw）的數(shù)據(jù)會在每次鏈接掃描時自動傳送到相應的遠程設(shè)備站的遠程輸出（RY）和遠程寄存器（RWw）中去。 數(shù)據(jù)鏈接流程見圖4。 6．2 設(shè)定參數(shù) 主站需設(shè)定的參數(shù)有：連接模塊的數(shù)量；傳輸速度；連接的每個遠程站點的類型、站號、占用站的數(shù)目；重試的次數(shù)；自動返回模塊的數(shù)量；CPU出錯時的指定操作；預留站點的指定；錯誤無效站的規(guī)格。預先把這些參數(shù)記錄到主站模塊中的E[sup]2[/sup]ROM中，這樣在每次主站模塊啟動的時候不需要每次都寫人參數(shù)。 各個從站也要設(shè)定相應的通信參數(shù)（站號、占用站的數(shù)目、傳輸速度）和編制相應的通信程序。 7 中心監(jiān)控站監(jiān)控軟件 中心監(jiān)控站采用研祥工控機，監(jiān)控軟件在亞控公司的組態(tài)軟件Kingview 6．5平臺上開發(fā)。設(shè)計了以下功能： （1）建立與主站控制器的連接。組態(tài)軟件支持串口、數(shù)據(jù)采集板、DDE、人機界面卡、網(wǎng)絡(luò)模塊等通信方式。通過主站控制器的RS—232接口連接中心監(jiān)控PC的COM1串口，進行主站控制器程序與組態(tài)軟件的通信。通信驅(qū)動程序和組態(tài)程序已作成一個完整的系統(tǒng)，只須設(shè)置相應的I／O設(shè)備的通信參數(shù)即可。 （2）建立數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)庫是編制組態(tài)軟件的關(guān)鍵，工業(yè)現(xiàn)場的生產(chǎn)狀況要以動畫的形式反應在屏幕上，同時工程人員在計算機前發(fā)布的指令也要迅速送達生產(chǎn)現(xiàn)場，所有這一切都是以實時數(shù)據(jù)庫為中介環(huán)節(jié)，數(shù)據(jù)庫是聯(lián)系上位機和下位機的橋梁。數(shù)據(jù)庫中存放的是變量的當前值。3條生產(chǎn)線總計設(shè)定各種變量點數(shù)200多點。 （3）制作多個功能畫面。面向?qū)ο缶幊?，制作每個生產(chǎn)線現(xiàn)場仿真畫面和故障報警分類畫面及工作參數(shù)設(shè)定等各種畫面2O多個。用菜單或按鈕可方便地調(diào)出所需查看的畫面。定義動畫連接，用連接表達式在畫面的圖形對象與數(shù)據(jù)庫的一個或幾個數(shù)據(jù)變量之間建立一種關(guān)系，當變量的值改變時，改變圖形的顏色、尺寸、位置、縮放、旋轉(zhuǎn)、數(shù)值、離散值、閃爍、隱含、填充百分數(shù)等。程序運行時在畫面上以圖形對象的動畫效果生動形象地表現(xiàn)出來。 （4）歷史趨勢曲線和實時趨勢曲線。每條生產(chǎn)線定義一個歷史曲線畫面和一個實時趨勢曲線畫面。一個歷史趨勢曲線畫面最多可定義8條曲線，一條曲線對應一個作了歷史記錄的變量，可通過畫面上的各種按鈕查看不同時段的曲線。一個實時趨勢曲線畫面最多可設(shè)定義4條曲線，每條實時趨勢曲線對應一個實時變量。 （5）實時數(shù)據(jù)報表和歷史數(shù)據(jù)報表。每條生產(chǎn)線定義一個實時數(shù)據(jù)報表和一個歷史數(shù)據(jù)報表。報表函數(shù)可實現(xiàn)各種運算、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、歷史數(shù)據(jù)查詢、統(tǒng)計分析、報表打印。 （6）視頻監(jiān)控。用視頻控件實現(xiàn)在中心監(jiān)控計算機上顯示攝像頭拍攝的生產(chǎn)線現(xiàn)場畫面；用棒圖控件制作各點溫度實時數(shù)據(jù)顯示棒圖。 （7）動態(tài)數(shù)據(jù)交換。利用動態(tài)數(shù)據(jù)交換從組態(tài)軟件的歷史數(shù)據(jù)庫中傳送數(shù)據(jù)到Excel，制作各種復雜的電子表格，用于生產(chǎn)管理。 （8）連接工業(yè)以態(tài)網(wǎng)。組態(tài)軟件運行在基于TCP／IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的網(wǎng)上，作為廠級局域網(wǎng)的一個結(jié)點，設(shè)定TCP／IP通信協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)參數(shù)、用戶信息用表，向網(wǎng)絡(luò)上發(fā)布相應的生產(chǎn)線上的各種信息，供管理人員監(jiān)視。 8 結(jié)束語 基于CC—Link現(xiàn)場總線的遠程集散控制系統(tǒng)在炸藥廠家的實現(xiàn)，大大提高了炸藥生產(chǎn)的可靠性和安全性，提高了工廠的技術(shù)水平、管理水平和生產(chǎn)效率，并提高了產(chǎn)品性能指標和質(zhì)量。該控制系統(tǒng)配合乳化炸藥、改性粉狀炸藥、膨化炸藥先進的生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)線機械設(shè)備，正在全國的炸藥行業(yè)大力推廣使用，取得了較好的社會效益和經(jīng)濟效益。 參考文獻： [1]潘新民，王燕芳．微型計算機控制技術(shù)[M]．北京：高等教育出版社． [2]陶永華．新型PID控制極其應用[Z]．北京：機械工業(yè)出版社． [3]亞控公司．Kingview6．5使用手冊[Z]． [4]三菱電機．CC—Link系統(tǒng)模塊用戶手冊[Z]． 原文定點擊下載：基于CC—Link現(xiàn)場總線的遠程控制系統(tǒng).pdf